試論LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳輸技術(shù)

陳桂珊

摘 要：傳輸技術(shù)主要是指借助不同信道所具有的傳輸能力所構(gòu)建的傳輸系統(tǒng)，因此保證信息可以安全有效的傳輸出去。通信系統(tǒng)要想發(fā)揮功效，傳輸系統(tǒng)必不可少，而傳輸系統(tǒng)性能的好壞，主要與信道傳輸能力有著直接的關(guān)系。本文主要通過對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳輸技術(shù)要求的介紹，探討了LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳媒技術(shù)要點(diǎn)，希望能夠?yàn)長TE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：LTE網(wǎng)絡(luò)；傳輸技術(shù)

盡管現(xiàn)階段的寬帶成本比較低，而且中能夠?qū)⑿畔踩行У膫魉偷浇K端，使得個(gè)人通信娛樂設(shè)備越來越走向微型化，但已經(jīng)有很多微型化設(shè)備已經(jīng)普及。GSM網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，使得無線數(shù)據(jù)運(yùn)營成本得以明顯降低，但這只是寬帶演進(jìn)的初步階段，有很多方面都無法滿足用戶需求，局限性比較多。現(xiàn)如今，LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)應(yīng)用相對(duì)普遍，如何在現(xiàn)有條件下，改善LTE網(wǎng)絡(luò)，使其整體結(jié)構(gòu)更具有實(shí)用性，是現(xiàn)今需要解決的重要問題。

1 LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳輸技術(shù)要求

LTE網(wǎng)絡(luò)通常被人們稱之為3.9G網(wǎng)絡(luò)，最顯著的優(yōu)勢(shì)就是具備100Mbps數(shù)據(jù)下載能力，在4G還未出現(xiàn)之前，LTE屬于3G向4G的過渡技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)使得原有的3G技術(shù)的空中接入能力更強(qiáng)，無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)主要有兩個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是OFDM，另一個(gè)是MIMO。如果頻率帶寬達(dá)到了20MHz，則峰值速率下行可以實(shí)現(xiàn)326Mbit/s，上行可以實(shí)現(xiàn)86Mbit/s，這使得即便是小區(qū)邊緣用戶也能夠有非常好的網(wǎng)絡(luò)使用效率，由此小區(qū)整體容量都有所擴(kuò)大，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)延遲性也大大降低。在LTE網(wǎng)絡(luò)理念下，傳輸技術(shù)需要達(dá)到如下需求：

1.1 必須解決帶寬瓶頸問題。正常情況下，2GBTS通常應(yīng)用1.5M帶寬，而普通的UMTS帶寬需要6M，LTE則需要100M，如果承載網(wǎng)為2G，這就需要擴(kuò)容為原來的60倍，如果需要同時(shí)承載2G與UMTS網(wǎng)，則需要在原有的基礎(chǔ)上擴(kuò)容15倍。

1.2 帶寬成本需要有所改變。正常情況下，E1專線需要的成本最低為300USD，最高為1000USD，如果是1000站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，也就是指在LTE階段，成本大約為5000E1，也就是需要240MUSD。移動(dòng)帶寬的到來，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)需要越來越多的帶寬，在LTE RAN網(wǎng)，絕大部分都屬于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，占整個(gè)業(yè)務(wù)量的95%，因此自然對(duì)帶寬有非常高的需求。即便如此，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所獲得的比特收益也要比語音業(yè)務(wù)少很多。簡(jiǎn)言之，成本降低的同時(shí)，吞吐量卻進(jìn)一步上升。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)IP化是必要的選擇。

1.3 LTE網(wǎng)絡(luò)承載模型要有所改變。LTE網(wǎng)絡(luò)模型具備很多的優(yōu)勢(shì)，如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主體，需要大量的帶寬；基站覆蓋范圍比較小，但是數(shù)量增值卻非?？臁Ｋ訪TE網(wǎng)絡(luò)承載模型需要改變就是延遲要降低，吞吐量要明顯提升。

1.4 FMC綜合承載模型要有所轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所能夠承擔(dān)的業(yè)務(wù)的只有一種，而且通常是一個(gè)平面上運(yùn)行，但是FMC綜合網(wǎng)絡(luò)則需要在不同平面完成多種業(yè)務(wù)，構(gòu)成綜合運(yùn)維系統(tǒng)，將多個(gè)業(yè)務(wù)。如固網(wǎng)業(yè)務(wù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)等，都放置在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，因此在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中如何能夠讓多種業(yè)務(wù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)非常必要。

2 LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳媒技術(shù)要點(diǎn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LTE網(wǎng)絡(luò)典型代表3GPP LTE接入網(wǎng)，該接入網(wǎng)需要滿足多個(gè)條件，比如對(duì)于先進(jìn)的物理層傳輸技術(shù)也可以支持，另外，時(shí)延性以及復(fù)雜度都要非常低，同時(shí)還需要滿足低成本條件。這樣的條件原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難以滿足，因此要給予合理的調(diào)整以及演變。經(jīng)過多年的研究，3GPP最終確定選擇應(yīng)用E-UTRAN結(jié)構(gòu)，而接入網(wǎng)則由兩大部分構(gòu)成，一部分是演進(jìn)型，英文為eNodeB，另一部分是接入網(wǎng)關(guān)，英文簡(jiǎn)稱為aGW，整個(gè)結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)完全能夠滿足于上述需求，這對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系框架的構(gòu)建具有積極的意義。eNodeB結(jié)構(gòu)是由NodeB發(fā)展而來，與原有的相比，增加了很多層次，如MAC層、承載控制層等。而接入網(wǎng)關(guān)實(shí)際上可以將其作為邊界節(jié)點(diǎn)，這核心網(wǎng)最為重要方面。

2.2 基本的傳輸技術(shù)和多址技術(shù)

3GPPRAN1工作組是專門負(fù)責(zé)物理層傳輸技術(shù)的甄選、評(píng)估和標(biāo)準(zhǔn)制定的。在對(duì)各公司提交的候選方案進(jìn)行征集后，確定了以O(shè)FDM為物理層基本傳輸技術(shù)方案。實(shí)際上在確定這個(gè)方案的時(shí)候，3GPP內(nèi)部分為兩大陣營：支持OFDM的和支持CDMA的。支持CDMA的公司主要考慮的是后向兼容性，支持OFDM的公司主要是考慮到某些公司對(duì)于CDMA技術(shù)的壟斷性把持。在選擇OFDM作為物理層基本傳輸技術(shù)的同時(shí)，大家對(duì)OFDM的具體實(shí)現(xiàn)上還存在分歧：一部分公司認(rèn)為上行的峰平比較大，對(duì)終端的壽命和耗電量有很高的需求，由此建議上行采用低峰平比的單載波技術(shù)；另一部分公司則認(rèn)為在上行也可采用濾波、循環(huán)削峰等方法有效降低OFDM峰均比。最后，經(jīng)過激烈的討論的艱苦的融合，3GPP最終選擇了大多數(shù)公司支持的方案，下行OFDM；上行SC-FDMA。

2.3 物理層技術(shù)

OFDM技術(shù)是LTE系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)與主要特點(diǎn)，OFDM系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生決定性的影響，其中載波間隔又是OFDM系統(tǒng)的最基本參數(shù)，經(jīng)過理論分析與仿真比較最終確定為15kHz。上下行的最小資源塊為375kHz，也就是25個(gè)子載波寬度，數(shù)據(jù)到資源塊的映射方式可采用集中方式或離散方式。循環(huán)前綴Cyclic Prefix（CP）的長度決定了OFDM系統(tǒng)的抗多徑能力和覆蓋能力。長CP利于克服多徑干擾，支持大范圍覆蓋，但系統(tǒng)開銷也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸能力下降。為了達(dá)到小區(qū)半徑100Km的覆蓋要求，LTE系統(tǒng)采用長短兩套循環(huán)前綴方案，根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行選擇：短CP方案為基本選項(xiàng)，長CP方案用于支持LTE大范圍小區(qū)覆蓋和多小區(qū)廣播業(yè)務(wù)。

MIMO作為提高系統(tǒng)輸率的最主要手段，也受到了各方代表的廣泛關(guān)注。LTE已確定MIMO天線個(gè)數(shù)的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考慮4×4的高階天線配置。另外，LTE也正在考慮采用小區(qū)干擾抑制技術(shù)來改善小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)容量。下行方向MIMO方案相對(duì)較多，根據(jù)有關(guān)會(huì)議報(bào)告，LTEMIMO下行方案可分為兩大類：發(fā)射分集和空間復(fù)用兩大類。目前，考慮采用的發(fā)射分集方案包括塊狀編碼傳送分集，時(shí)間（頻率）轉(zhuǎn)換發(fā)射分集，包括循環(huán)延遲分集在內(nèi)的延遲分集，基于預(yù)編碼向量選擇的預(yù)編碼技術(shù)。其中預(yù)編碼技術(shù)已被確定為多用戶MIMO場(chǎng)景的傳送方案。

高峰值傳送輸率是LTE下行鏈路需要解決的主要問題。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下行100Mbps峰值速率的目標(biāo)，在3G原有的QPSK、16QAM基礎(chǔ)上，LTE系統(tǒng)增加了64QAM高階調(diào)制。LTE上行方向關(guān)注的首要問題是控制峰均比，降低終端成本及功耗，目前主要考慮采用位移BPSK和頻域?yàn)V波兩種方案進(jìn)一步降低上行SC-FDMA的峰均比。LTE除了繼續(xù)采用成熟的Turbo信道編碼外，還在考慮使用先進(jìn)的低密度奇偶校驗(yàn)碼。

結(jié)束語

綜上所述，可知LTE網(wǎng)絡(luò)理念下的傳輸技術(shù)需要滿足更多的需求，比如實(shí)現(xiàn)寬帶化、多樣化等，以此達(dá)到高帶寬的需要。雖然目前的傳輸技術(shù)還有一定的不合理之處，但是只要做好相應(yīng)的技術(shù)研究工作，未來定會(huì)滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求。■

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